多用户MIMO系统中基于干扰对齐的能量效率优化算法研究

发布时间：2017-05-02 21:05

  本文关键词：多用户MIMO系统中基于干扰对齐的能量效率优化算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是无线通信领域近年来取得巨大突破的技术之一。该技术能够极大提高信道容量,但随之而来的是,干扰问题的愈加显著和系统能量消耗的急剧增长。从系统整体角度看来,单纯提高系统和速率并非最优的解决方案。为了权衡系统速率和能量消耗之间的关系,能量效率的概念被提了出来。本文的主要研究内容即在多用户MIMO系统中,通过干扰对齐的方法提高系统能量效率。首先,介绍了干扰对齐在多用户MIMO系统中的实现原理。通过对基于最小干扰泄漏准则、最小均方误差准则和最大信干噪比准则的三种经典干扰对齐算法的仿真,验证了干扰对齐的有效性。针对经典算法的不足,提出了两种优化算法——基于联合优化准则和正交最大信干噪比优化准则的干扰对齐算法。经仿真验证,两种优化算法和速率优于经典算法。其次,分析信道状态信息没办法准确获取时,即对信道的估计受到误差影响时,估计误差对各干扰对齐算法性能的影响。分析用户数量对干扰对齐算法性能的影响。分析各干扰对齐算法的收敛性和运算复杂度。结合以上分析结果发现:基于正交最大信干噪比优化准则的干扰对齐算法尽管运算复杂度略有增加,但在提高系统和速率方面有显著优势,同时受估计误差的影响也相对较小。最后,建立系统功耗模型,分析各部分能量消耗情况,给出能量效率的定义。在正交最大信干噪比算法的基础上,提出能量效率优化算法,进一步提高系统能量效率。
【关键词】：多输入多输出通信系统 干扰对齐 非精确信道状态信息 能量效率 功耗模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题背景及研究意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 MIMO系统研究现状10-12
• 1.2.2 干扰对齐研究现状12-14
• 1.2.3 能量效率研究现状14-17
• 1.3 论文思路及结构17-18
• 第2章 多用户MIMO系统中干扰对齐算法研究18-34
• 2.1 干扰对齐原理18
• 2.2 干扰对齐分类18-21
• 2.2.1 渐近干扰对齐18-20
• 2.2.2 盲干扰对齐20-21
• 2.2.3 延迟干扰对齐21
• 2.3 干扰对齐算法实现21-25
• 2.4 经典干扰对齐算法25-33
• 2.4.1 基于最小干扰泄漏准则的干扰对齐算法25-27
• 2.4.2 基于最小均方误差准则的干扰对齐算法27-28
• 2.4.3 基于最大信干噪比准则的干扰对齐算法28-29
• 2.4.4 仿真结果及分析29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 干扰对齐优化算法设计与分析34-47
• 3.1 经典干扰对齐算法的优化算法34-38
• 3.1.1 基于联合优化准则的干扰对齐算法34-36
• 3.1.2 基于正交最大信干噪比准则的干扰对齐算法36-37
• 3.1.3 仿真结果及分析37-38
• 3.2 非精确信道状态信息对干扰对齐算法的影响38-42
• 3.3 干扰对齐算法性能与用户数目的关系42-44
• 3.4 干扰对齐算法收敛性与复杂度分析44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 基于干扰对齐的能量效率优化算法设计47-61
• 4.1 系统功耗模型及能量效率定义47-52
• 4.1.1 功耗模型47-52
• 4.1.2 能量效率定义52
• 4.2 干扰对齐算法对系统能量效率的影响52-55
• 4.3 基于干扰对齐的能量效率优化算法55-57
• 4.4 仿真结果及分析57-60
• 4.4.1 能量效率优化结果分析57-59
• 4.4.2 收敛性与复杂度分析59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-68
• 索引68-69
• 致谢69

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